KR20070008099A - 표시기판, 이를 포함하는 액정표시패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20070008099A
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Abstract

표시기판은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 베이스 기판 상에 형성된 보호층, 상기 보호층 상의 반사영역에 형성된 다수의 마이크로렌즈들, 및 상기 마이크로렌즈 상에 형성된 투명 전극층 및 반사 전극층을 포함한다. 상기 마이크로렌즈들은 극성이 서로 다른 두 개의 고분자 박막을 보호층 상에 형성하고 상기 고분자 박막의 층 전이 현상에 의하여 형성된다. 상기 표시기판은 반사영역에서의 광 투과율이 우수하고 액정표시장치의 잔상을 감소시킬 수 있다. 또한 상기 표시기판의 제조 시 제조 공정은 단순화 될 수 있다.

Description

표시기판, 이를 포함하는 액정표시패널 및 이의 제조방법{DISPLAY SUBSTRATE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL HAVING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A'부분의 확대도 이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 특징에 따른 액정표시패널의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 단면도이다.
도 7은 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터가 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 상에 보호층을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 보호층 상에 마이크로렌즈 형성을 위해 두 층의 고분자막을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 고분자막들을 패터닝하는 것을 도시한 단면도이다.
도 11은 보호층 상에 마이크로렌즈가 형성되는 과정을 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11의 보호층 상에 마이크로렌즈가 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 13은 도 11의 'B' 부분의 확대도 이다.
도 14는 마이크로렌즈들 상에 투명 전극층을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 15는 도 14의 투명 전극층 상에 반사 전극층이 형성된 것을 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 표시기판 110 : 베이스 기판
120 : 박막 트랜지스터 121 : 게이트 전극
123 : 절연층 125 : 채널층
127 : 소오스 전극 129 : 드레인 전극
130 : 보호층 141 : 제 1 고분자막
142 : 제 2 고분자막 150 : 마이크로렌즈
160 : 투명 전극층 170 : 반사 전극층
500, 600 : 액정표시패널
본 발명은 표시기판, 상기 표시기판을 포함하는 액정표시패널 및 상기 표시 기판의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 광 반사율을 향상시키고 액정표시장치의 잔상 발생을 방지할 수 있는 표시기판, 액정표시패널 및 표시기판의 제조 공정을 단순화할 수 있는 표시기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 정보처리장치에서 처리된 전기적 정보를 영상으로 변경시킨다.
대표적인 표시장치로는 음극선관 방식의 표시장치(cathode ray tube type display device), 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광 표시장치(organic light emitting device) 등이 있다.
상기 액정 표시장치는 광의 이용 방법에 따라 투과형 액정 표시장치, 반사형 액정표시장치 및 반사-투과형 액정표시장치로 구분된다.
상기 투과형 액정표시장치는 램프 등에서 발생한 내부 광이 액정을 투과하도록 함으로써 영상을 표시하고, 반사형 액정표시장치는 태양광 등의 외부 광을 반사시켜 영상을 표시한다.
상기 반사-투과형 액정 표시장치는 외부광의 광량이 풍부한 곳에서는 반사형 액정표시장치처럼 작동하고, 외부광의 광량이 부족한 곳에서는 투과형 액정표시장치럼 작동함으로써, 소비전력을 감소시킬 수 있고 어두운 곳에서도 영상을 표시할 수 있는 장점을 갖는다.
상기 반사-투과형 액정 표시장치 및 반사형 액정표시 장치는 외부 광을 반사시켜 영상을 표시하기 위해 일반적으로 외부 광을 반사시키는 반사전극을 포함하고, 상기 반사전극의 표면에는 외부 광을 산란시키기 위한 반사패턴을 포함한다.
일반적으로 상기 반사전극의 마이크로렌즈는 저분자량의 감광성 유기막을 도포한 후 노광 및 현상에 의한 패터닝 공정을 거쳐 형성된다. 그러나 이러한 마이크로렌즈는 현상 및 가교화 단계를 거치면서 렌즈 형상이 변화하는 문제점이 있다. 또한 유기막의 흐름성으로 인하여, 형성된 마이크로렌즈 사이에 평탄한 면을 형성할 수 없어 마이크로렌즈 사이에서 반사광의 간섭으로 인한 반사율의 저하 현상이 발생될 수 있다.
또한, 이와 다르게 유기 고분자 재료를 이용한 종래의 마이크로렌즈 형성 방법에 의하더라도 가교화 후에 소량의 저분자 물질을 포함하므로 잔상문제가 발생될 수 있다.
또한, 종래의 마이크로렌즈 형성을 위해서는 복수의 마스크 공정이 필요하므로 제조공정의 효율 면에서 불리하였다.
본 발명은 반사전극의 광 반사율이 향상되고 잔상 발생을 감소시킬 수 있는 표시기판을 제공한다.
본 발명은 상기 표시기판을 포함하는 액정표시패널을 제공한다.
본 발명은 공정을 단순화시킬 수 있는 표시기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 표시기판은 베이스 기판, 박막 트랜지스터, 보호층, 다수의 마이크로렌즈들, 투명 전극층 및 반사 전극층을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 베이스 기판 상에 형성된다. 상기 보호층은 상 기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 베이스 기판 상에 형성되고 반사영역 및 투과영역으로 구분된다. 상기 다수의 마이크로렌즈들은 광 반사율을 증가시키기 위하여 상기 보호층 상의 반사영역에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 고분자 층을 포함한다. 상기 투명 전극층은 상기 복수의 마이크로렌즈들을 덮도록 상기 보호층 상에 형성된다. 상기 반사 전극층은 상기 반사영역에 대응되는 투명 전극층 상에 형성된다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정표시패널은 제 1 표시기판, 제 2 표시기판, 및 상기 제 1 표시기판 및 제 2 표시기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
상기 제 1 표시기판은 제 1 베이스 기판, 박막 트랜지스터, 보호층, 다수의 마이크로렌즈들, 투명 전극층 및 반사 전극층을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 베이스 기판 상에 형성된다. 상기 보호층은 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 제 1 베이스 기판 상에 형성되고 반사영역 및 투과영역으로 구분된다. 상기 다수의 마이크로렌즈들은 광 반사율을 증가시키기 위하여 상기 보호층 상의 반사영역에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 고분자 층을 포함한다. 상기 투명 전극층은 상기 복수의 마이크로렌즈들을 덮도록 상기 보호층 상에 형성된다. 상기 반사 전극층은 상기 반사영역에 대응되는 투명 전극층 상에 형성된다.
상기 제 2 표시기판은 상기 제 1 표시기판과 마주보도록 배치되고, 상기 제 2 표시기판은 제 2 베이스 기판, 상기 제 2 베이스 기판 상에 형성된 컬러필터층 및 상기 컬러필터층 상에 형성된 공통 전극층을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라 표시기판을 제조하기 위해서는, 우선 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성한다. 상기 박막 트랜지스터 상에는 보호층이 형성된다. 상기 보호층 상에는 상기 보호층의 극성과 다른 극성을 갖는 제 1 고분자막이 형성된다. 상기 제 1 고분자 막 상에는 상기 보호층의 극성과 동일한 극성을 갖는 제 2 고분자막이 형성된다. 노광 및 현상 공정을 통하여 상기 제 1 및 제 2 고분자 막의 일부를 제거하여 보호층 상에 투과 영역을 형성한다. 상기 제 1 고분자막 및 제 2 고분자막을 가열하여 복수의 마이크로렌즈들을 포함하는 마이크로렌즈 패턴을 형성한다. 상기 보호층 상에 상기 마이크로렌즈 패턴을 덮도록 투명 전극층을 형성한다. 상기 마이크로렌즈 패턴에 대응하는 상기 투명 전극층 상에 반사 전극층을 형성하여 표시기판을 완성한다.
본 발명에 따르면, 상기 표시기판은 반사영역에서의 광 반사율이 우수하고 잔상의 발생을 감소시킬 수 있다. 또한 표시기판에 포함되는 마이크로렌즈는 우수한 내구성을 갖는다. 한편, 상기 표시기판의 제조방법에 따라 표시기판을 제조하면, 표시기판의 제조공정을 단순화시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
표시기판
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시기판(100)은 베이스 기판(110), 박막 트랜지 스터(120), 보호층(130) 및 마이크로렌즈 패턴(180)을 포함한다.
상기 베이스 기판(110)은 투명한 기판, 예를 들면, 유리기판을 포함한다.
상기 베이스 기판(110) 상에는 제 1 신호선(10) 및 제 2 신호선(20)이 형성되어 있다. 제 1 신호선(10)은 제 1 방향을 따라 연장되고 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 복수개가 병렬로 배치된다. 제 2 신호선(20)은 제 2 방향을 따라 연장되고 제 1 방향으로 복수개가 병렬로 배치된다.
상기 박막 트랜지스터(120)는 게이트 전극(121), 절연층(123), 채널층(125), 소오스 전극(127) 및 드레인 전극(129)을 포함한다.
상기 게이트 전극(121)은 제 1 신호선(10)으로부터 제 2 방향으로 일부가 연장되어 형성된다. 상기 게이트 전극(121)은 상기 절연층(123)에 의하여 절연된다.
상기 채널층(125)은 게이트 전극(121)을 덮도록 절연층(123) 상에 형성된다. 상기 채널층(125)은 아몰퍼스 실리콘(amorphous silicon)을 포함하는 아몰퍼스 실리콘 패턴을 포함한다. 이와 다르게, 상기 채널층은 아몰퍼스 실리콘 패턴 상에 형성된 n+ 아몰퍼스 실리콘 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 채널층(125)은 제 1 신호선(10)으로부터 인가된 턴-온 신호에 의해 부도체에서 도체로 변경되고, 제 1 신호선(10)으로부터 인가된 턴-오프 신호에 의해 도체에서 부도체로 변경된다.
상기 소오스 전극(127)은 제 2 신호선(20)으로부터 상기 채널층(125) 방향으로 연장되어 상기 채널층(125)과 전기적으로 연결된다.
상기 드레인 전극(129)은 상기 채널층(125) 상에 형성되어 상기 채널층(125)과 전기적으로 연결된다. 상기 드레인 전극(129)은 상기 소오스 전극(127)과 마주보도록 이격되어 배치된다. 제 1 신호선(10)에 턴-온 신호가 인가되면, 상기 제 2 신호선(20)으로 인가된 데이터 신호가 상기 채널층(125)을 통하여 드레인 전극(129)으로 전달된다.
상기 보호층은(130)은 상기 박막 트랜지스터(120)를 덮도록 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 드레인 전극(129)의 일부는 컨택홀(140)을 통하여 보호층(130)의 상면에 노출되어진다.
상기 보호층(130) 상에는 마이크로렌즈 패턴층(180)이 형성되어 있다. 마이크로렌즈 패턴층(180)은 복수의 마이크로렌즈(150)들, 상기 마이크로렌즈(150)들 상에 형성된 투명 전극층(160) 및 상기 투명 전극층(160) 상에 형성된 반사 전극층(170)을 포함한다.
상기 마이크로렌즈 패턴층(180)은 반사영역(RF) 및 투과영역(TR)으로 구분된다. 상기 투과영역(TR)에는 상기 마이크로렌즈(150) 및 반사 전극층(170)이 형성되지 않는다.
상기 마이크로렌즈(150)는 상기 보호층(130) 표면으로부터 불규칙하게 돌출된 엠보싱(embossing) 구조를 갖는다. 상기 마이크로렌즈(150)는 위에서 보았을 때, 불규칙한 폐곡선 형상을 갖는다. 또한 상기 마이크로렌즈(150)들의 크기도 불규칙하다.
상기 마이크로렌즈(150)들은 서로 분리되도록 이격되어 형성된다. 따라서 마 이크로렌즈(150)들 사이에는 보호층이 노출되어진다. 또한 이웃하는 마이크로렌즈(150)들 사이에는 평탄한 면이 형성된다.
상기 마이크로렌즈(150)들은 상기 반사영역(RF)에 형성된다. 상기 투명 전극층(160)은 상기 마이크로렌즈(150)들을 덮도록 상기 보호층(130) 전면에 형성된다. 상기 투명 전극층(160)은 도전성을 갖는 투명한 재질을 포함한다. 구체적으로, 상기 투명 전극층(160)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide; ITO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide; IZO) 또는 아몰퍼스 인듐 틴 옥사이드(amorphous indium tin oxide; a-ITO) 등을 포함할 수 있다.
상기 반사 전극층(170)은 투과영역(TR)에 형성된다. 상기 반사 전극층(170)은 반사전극 물질을 보호층(130) 전면에 형성한 후 사진-식각 공정 등을 통하여 투과영역(TR)에만 선택적으로 형성된다. 상기 반사전극 물질로서 반사율이 우수한 금속이 사용될 수 있다. 상기 금속의 예로서는, 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
도 3은 도 2의 'A'부분의 확대도 이다.
도 3을 참조하면, 마이크로렌즈(150)는 두 개의 고분자막들을 포함한다. 또한 상기 마이크로렌즈(150)는 표면부(152)와 중심부(154)로 구분된다. 상기 표면부(152)는 제 1 고분자를 포함하고 중심부(154)는 제 2 고분자를 포함한다. 상기 제 1 고분자는 보호층(130)의 극성과 다른 극성을 갖는다. 반면에, 제 2 고분자는 상기 보호층(130)과 동일한 극성을 갖는다. 상기 마이크로렌즈(150)의 제조 시에는 제 1 고분자막이 먼저 형성되고 상기 제 1 고분자막 상에 제 2 고분자막이 형성된 다. 그러나 상기 제 1 고분자막 및 제 2 고분자막에 열이 가해지면 층 전이가 일어나 상기 제 1 고분자막은 융기하고 상기 제 2 고분자막은 침강하게 된다. 또한 이러한 층 전이 과정을 통하여 별도의 추가공정 없이 마이크로렌즈(150)가 형성된다.
본 실시예에서 상기 제 1 고분자 및 제 2 고분자는 각각 폴리스티렌(PS) 및 폴리비닐피리딘(PVP)을 포함한다. 또한 상기 제 1 고분자 및 제 2 고분자는 반복단위로서 감광성 기능기 및 감광성 가교제를 포함할 수 있다. 상기 감광성 기능기 및 감광성 가교제를 포함하므로써, 상기 마이크로렌즈(150)는 가교화 되면서 보호층(130) 상에 견고하게 부착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 고분자 및 제 2 고분자는 블록공중합체인 것이 바람직하다. 상기 블록공중합체는 층 전이 과정에서 다양한 형태를 갖는 마이크로렌즈(150)를 형성시키기에 적합하다.
상기 제 1 고분자막 및 제 2 고분자막의 층 전이 과정에서 아래에 위치한 제 1 고분자막 및 제 2 고분자막은 장력에 의하여 절단된다. 따라서 이웃한 마이크로렌즈(150)들 사이에는 보호층(130)이 노출되므로 평탄면이 형성된다.
마이크로 렌즈(150)의 단면은 아치형태를 갖는다. 표면부(152)의 두께는 일정하지 않다.
상기 마이크로렌즈(150)는 층 전이 과정에서 불규칙하게 형성되므로, 그 형태 및 크기가 일정하기 않다.
상기 마이크로렌즈(150)는 추가적인 공정 없이 고분자의 화학적인 성질에 의하여 형성되므로 표시기판의 제조공정을 단순화시킬 수 있다. 또한 마이크로렌즈 (150)들 사이에 평탄면을 형성하므로, 인접하는 마이크로렌즈(150)로부터 반사된 반사광들의 간섭현상을 감소시킬 수 있다. 마이크로렌즈(150)는 분자량이 큰 고분자를 포함하므로 가열 및 가교시 마이크로렌즈(150)의 변형을 일으키지 않는다.
보호층(130)에는 컨택홀(140)이 형성된다. 상기 컨택홀(140)을 통하여 투명 전극층(160) 및 반사 전극층(170)이 트랜지스터(120)의 드레인 전극(129)과 전기적으로 연결된다.
상기 마이크로렌즈 패턴층(180) 상에는 액정의 초기 배향을 위한 배향막(미도시)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시기판의 단면도이다.
표시기판(200)은 보호층 및 마이크로렌즈 패턴층을 제외하면 도 2의 표시기판(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 2 의 표시기판의 구조와 다른 부분만을 설명하고 중복된 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 표시기판(200)은 베이스 기판(210), 박막 트랜지스터(220), 보호층(230) 및 마이크로렌즈 패턴층(280)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터(220)는 상기 베이스 기판(210) 상에 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(220)는 게이트 전극(221), 절연층(223), 채널층(225), 소오스 전극(227) 및 드레인 전극(229)을 포함한다.
상기 보호층(230)은 투광영역(TR)에 대응되는 부분에 개구(235)를 갖는다. 따라서 상기 개구(235)를 통하여 상기 박막 트랜지스터(220)의 절연층(223)이 노출된다.
상기 마이크로렌즈 패턴층(280)은 복수의 마이크로렌즈(250)들, 상기 마이크로렌즈(250)들 상에 형성된 투명 전극층(260) 및 상기 투명 전극층(260) 상에 형성된 반사 전극층(270)을 포함한다. 상기 마이크로렌즈(150)들은 반사영역(RF)에 형성된다.
상기 투명 전극층(260)은 상기 마이크로렌즈(150)들을 덮도록 반사영역(RF) 및 투과영역(TR) 전면에 형성된다. 상기 투명 전극층(260)은 또한 투과영역에 대응되는 보호층(230)이 개구되었으므로 노출된 절연층(223) 상에 형성된다.
상기 반사 전극층(270)은 반사영역(RF)의 투명 전극층(260) 상에 형성된다.
상기 표시기판(200)은 투과영역(TR)의 두께가 얇기 때문에 상기 표시기판(200) 상에 배치되는 액정층(미도시)의 셀갭이 반상영역(RF)보다 상대적으로 커지게 되고, 이 결과 상기 투과영역(TR)에서의 광 투과율이 저하되지 않는다.
액정표시패널
도 5는 본 발명의 일 특징에 따른 액정표시패널의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 액정표시패널(500)은 제 1 표시기판(100), 제 2 표시기판(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 제 1 표시기판(100)은 이미 도 2를 참조하여 설명하였으므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.
상기 제 1 표시기판(300)은 제 1 베이스 기판(110), 박막 트랜지스터(120), 보호층(120) 및 마이크로렌즈 패턴층(180)을 포함한다.
상기 제 2 표시기판(300)은 제 1 표시기판(100)과 마주보도록 배치된다. 상 기 제 2 표시기판(300)은 제 2 베이스 기판(310), 컬러필터층(320) 및 공통 전극층(330)을 포함한다.
상기 컬러필터층(320)은 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터를 포함한다. 상기 컬러필터층(320)은 제 1 표시기판(100)의 투명 전극층(160)과 마주보도록 형성된다.
상기 공통 전극층(330)은 상기 컬러필터층(320)을 덮도록 상기 제 2 베이스 기판(310) 상에 형성된다.
상기 액정층(400)은 제 1 표시기판(100) 및 제 2 표시기판(300) 사이에 배치된다. 상기 액정층(400)은 상기 제 1 표시기판(100)의 투과영역(TR) 및 반사영역(RF)으로부터 제공되는 광의 투과율을 상기 투명 전극층(160)과 공통 전극층(320) 사이에 형성된 전기장의 세기에 대응하여 변경시키고, 이 결과 영상을 표시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정표시패널은 제 1 표시기판을 제외하면 도 5의 액정표시패널과 동일하다. 따라서 동일한 부분에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 참조부호를 사용하기로 한다.
도 6을 참조하면, 액정표시패널(600)은 제 1 표시기판(200), 제 2 표시기판(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 제 1 표시기판(300)은 제 1 베이스 기판(110), 박막 트랜지스터(120), 보호층(120) 및 마이크로렌즈 패턴층(180)을 포함한다. 상기 제 1 표시기판(200)은 투과영역(TR)에 대응하는 영역에 개구(235)를 갖는다.
상기 제 2 표시기판(300)은 제 1 표시기판(200)과 마주보도록 배치된다. 상기 제 2 표시기판(300)은 제 2 베이스 기판(310), 컬러필터층(320) 및 공통 전극층(330)을 포함한다.
상기 액정층(400)은 제 1 표시기판(200) 및 제 2 표시기판(300) 사이에 배치된다. 상기 액정층(400)은 상기 제 1 표시기판(200)의 투과영역(TR) 및 반사영역(RF)으로부터 제공되는 광의 투과율을 상기 투명 전극층(260)과 공통 전극층(320) 사이에 형성된 전기장의 세기에 대응하여 변경시키고, 이 결과 영상을 표시한다.
상기 액정층(400)은 반사영역(RF)의 셀갭(H1) 보다 투과영역(TR)의 셀갭(H2)이 상대적으로 크기 때문에 투과영역(TR)의 광 투과율은 저하되지 않는다.
표시기판의 제조방법
이하 본 발명의 일 특징에 따른 표시기판의 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다.
도 7은 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 베이스 기판(110) 상에는 제 1 신호선(미도시)이 형성된다. 제 1 신호선을 베이스 기판(110) 상에 형성하기 위하여, 베이스 기판(110)의 상면에는 금속 물질이 도포되고, 금속 박막은 사진-식각 공정에 의하여 패터닝된다.
박막 트랜지스터(120)는 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 베이스 기판 (110)은 게이트 전극(121), 절연층(123), 채널층(125), 소오스 전극(127) 및 드레인 전극(129)을 포함한다.
상기 게이트 전극(121)은 상기 제 1 신호선에 수직한 방향으로 제 1 신호선의 일부가 연장되어 형성된다.
상기 절연층(123)은 상기 게이트 전극(121)을 덮도록 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 절연층(123)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다.
상기 채널층(125)은 상기 절연층(123) 상에 게이트 전극(121)을 덮도록 형성된다. 상기 채널층(125)은 반도체 물질을 상기 절연층 상에 증착한 후 사진-식각 공정에 의하여 패터닝 되어 형성된다. 본 실시예에서, 상기 채널층(125)은 아몰퍼스 실리콘 박막을 패터닝하여 형성된다. 상기 채널층(125)은 제 1 신호선으로부터 인가된 턴-온 신호에 의해 부도체에서 도체로 변경되고, 제 1 신호선으로부터 인가된 턴-오프 신호에 의해 도체에서 부도체로 변경된다.
제 2 신호선(미도시)은 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 제 2 신호선을 형성하기 위해서 베이스 기판(110) 상에는 금속 박막이 전 면적에 걸쳐 형성되고, 금속 박막은 사진-식각 공정을 통하여 패터닝되어 형성된다. 상기 제 2 신호선은 제 1 신호선과 수직한 방향으로 연장된다.
상기 소오스 전극(127)은 상기 제 2 신호선으로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 소오스 전극(127)은 상기 채널층(125)의 일 측 상에 형성되어 제 1 신호선으로부터 턴-온 신호가 인가되면 상기 채널층(125)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 신호선에는 외부로부터 제공된 데이터 신호가 인가된다.
제 2 신호선을 형성하기 위해 금속 박막이 사진-식각 공정에 의하여 패터닝 됨과 동시에, 채널층(125)의 타 측 상에는 드레인 전극(129)이 형성된다.
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 상에 보호층을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 보호층(130)은 박막 트랜지스터(120)를 덮도록 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 상기 보호층(130)은 유기물질을 포함한다. 상기 유기물질은 포지티브 감광물질 또는 네거티브 감광물질을 포함한다. 상기 유기물질은 스핀코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating) 등의 방법에 의하여 베이스 기판(110) 상에 도포 되어진다.
도 9는 도 8의 보호층 상에 마이크로렌즈 형성을 위해 두 개의 고분자막들을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 보호층(130)에는 복수의 마이크로렌즈들을 형성하기 위해서 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)이 순차적으로 형성된다.
상기 제 1 고분자막(142)은 상기 보호층(130)의 극성과 반대의 극성을 갖는고분자를 포함한다. 반면에, 제 2 고분자막(144)은 상기 보호층(130)과 동일한 극성을 갖는 고분자를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 제 1 고분자막(142)은 폴리스티렌(PS)을 포함하고 제 2 고분자막(144)은 폴리비닐피리딘(PVP)을 포함한다.
상기 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)은 블록공중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 블록공중합체는 열이 가해지면 자기조립(self-assembly) 현 상에 의하여 라멜라(lamela), 큐빅(cubic), 자이로이드(gyroid) 등의 다양한 형태의 구조를 형성할 수 있다.
상기 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)은 반복단위로서 감광성 기능기 및 감광성 가교제를 포함할 수 있다. 상기 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)이 감광성 기능기 및 감광성 가교제를 포함하면, 형성되는 마이크로렌즈(150)가 가교화되어 보호층(130) 상에 견고하게 부착될 수 있다.
도 10은 도 9의 고분자막들을 패터닝한 것을 도시한 단면도이다.
제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)은 마스크(50)를 이용하여 패터닝된다. 마스크(50)는 컨택홀(140)을 형성하기 위한 개구(52) 및 투과영역(TR)을 형성하기 위한 복수의 슬릿(54)들을 포함한다.
상기 마스크(50)의 개구(52)에 대응되는 제 1 및 고분자 막, 제 2 고분자막 및 보호층(130)은 노광 및 현상 공정에 의하여 제거되어 컨택홀(140)을 형성하고 드레인 전극(129)의 일부가 노출된다.
상기 마스크(50)의 슬릿(54)들에 대응되는 제 1 및 제 2 고분자막은 노광 및 현상 공정에 의하여 제거되어 투과영역(TR)을 형성한다.
이와 다르게, 상기 슬릿(54)들이 형성된 마스크 영역에 개구를 형성하여 제 1 및 제 2 고분자막뿐만 아니라 개구에 대응되는 보호층(130)까지 제거될 수 있다. 이로 인하여, 상기 투과영역(TR)에 대응하는 액정층(미도시)의 셀갭을 증가시킬 수 있다.
도 11은 보호층 상에 마이크로렌즈가 형성되는 과정을 도시한 단면도이다.
패터닝된 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)을 가열하면 층 전이 현상이 일어나서 보호층(130)과 극성이 다른 제 1 고분자막(142)은 융기되고 제 2 고분자막(144)은 침강하게 된다. 층 전이가 진행되면서, 상기 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)은 복수개의 막들로 분리되어진다.
상기 제 1 고분자막(142) 및 제 2 고분자막(144)은 선택적으로 가열될 수 도 있고, 베이스 기판(110)의 가열을 통해서 간접적으로 가열될 수도 있다.
도 12는 도 11의 보호층 상에 마이크로렌즈가 형성된 것을 도시한 단면도이다. 도 13은 도 11의 'B' 부분의 확대도 이다.
도 12를 참조하면, 상기 보호층(130) 상의 반사영역(TR)에는 층 전이가 완료되어 복수의 마이크로렌즈(150)들이 형성된다. 이웃하는 마이크로렌즈(150)들 사이에는 보호층(130)이 노출되어 평탄면이 형성된다.
상기 마이크로렌즈(150)들은 단면상에서 아치형상을 갖는다. 또한 상기 마이크로렌즈(150)들은 평면상에서 보았을 때 불규칙한 폐곡선 형상을 갖고 상기 마이크로렌즈(150)들의 크기는 다양할 수 있다.
상기 마이크로렌즈(150)들은 다양한 형상을 가지므로 광 반사율을 증가시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 마이크로렌즈(150)는 표면부(152) 및 중심부(154)를 포함한다. 상기 표면부(152)는 제 1 고분자막(142)이 층 전이에 의하여 융기되어 형성된 부분으로서 제 1 고분자를 포함한다. 상기 중심부(154)는 제 2 고분자막(144)이 층 전이에 의하여 침강되어 형성된 부분으로서 제 2 고분자를 포함한다.
상기 층 전이는 불규칙하게 발생하므로, 상기 표면부(152)의 두께는 일정하지 않다.
도 14는 마이크로렌즈들 상에 투명 전극층을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 투명 전극층(150)은 투명한 도전성 물질을 보호층(130) 상에 마이크로렌즈(150)들을 덮도록 하여 형성된다. 상기 투명 전극층(150)은 마이크로렌즈(150)들 상부를 덮도록 반사영역(RF) 및 투과영역(TR)을 포함하는 전 면적에 걸쳐 형성된다.
상기 금속물질의 예로서는, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide; ITO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide; IZO), 아몰퍼스 인듐 틴 옥사이드(amorphous indium tin oxide; a-ITO) 등을 들 수 있다.
상기 투명 전극층(150)은 컨택홀(140) 내면 상에도 형성된다. 투명 전극층(150)은 컨택홀(140)을 통하여 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(129)과 전기적으로 연결된다.
도 15는 도 14의 투명 전극층 상에 반사 전극층이 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 상기 반사 전극층(170)은 투명 전극층(160) 상의 반사영역(RF) 상에 반사전극물질을 도포하고 사진-식각 공정을 통하여 형성된다. 상기 반사 전극층(170)은 컨택홀(140) 내면에도 형성되어 상기 투명 전극층(160)을 통하여 드레인 전극(129)과 전기적으로 연결된다.
상기 반사전극 물질의 예로서는 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 상기 반사 전극층(170) 상에는 도시하지는 않았으나, 배향막이 형성될 수 있다.
이로써, 복수의 마이크로렌즈(150)들, 투명 전극층(160) 및 반사 전극층(170)을 포함하는 마이크로렌즈 패턴층(180)이 형성되고 나아가 표시기판(100)이 완성된다.
이상에서 설명한 바에 따르면, 표시기판의 마이크로렌즈는 두 개의 고분자 층의 층 전이에 의한 화학적 방법에 의하여 형성되므로 마이크로렌즈 형성을 위한 마스크 공정이 불필요하여 표시기판 제조 공정을 단순화 할 수 있다.
또한 상기 마이크로렌즈는 불규칙한 형상을 가지므로 광 반사율을 향상시킬 수 있고 가교화 후에도 저분자 물질을 포함하지 않으므로 액정표시장치의 잔상 문제를 해결할 수 있다.
또한 마이크로렌즈들 사이에 평탄면이 형성되므로 인접하는 마이크로렌즈 사이에서 반사광들에 의한 간섭현상을 방지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 베이스 기판 상에 형성되고 반사영역 및 투과영역으로 구분되는 보호층;
    광 반사율을 증가시키기 위하여 상기 보호층 상의 반사영역에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 고분자 층을 포함하는 다수의 마이크로렌즈들;
    상기 복수의 마이크로렌즈들을 덮도록 상기 보호층 상에 형성된 투명 전극층; 및
    상기 반사영역에 대응되는 투명 전극층 상에 형성된 반사 전극층을 포함하는 표시기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 단면상에서 보았을 때 아치형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈는 제 1 고분자를 포함하는 표면부, 및 제 2 고분자를 포함하고 상기 표면부에 둘러싸인 중심부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 고분자의 극성은 상기 보호층의 극성과 반대이고, 상기 제 2 고분자의 극성은 상기 보호층의 극성과 동일한 것을 특징으로 하는 표시기판.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 고분자 및 제 2 고분자는 블록공중합체인 것을 특징으로 하는 표시기판.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 고분자는 폴리스티렌을 포함하고 상기 제 2 고분자는 폴리비닐피리딘을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 위에서 바라보았을 때 각각 불규칙한 폐곡선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들의 크기는 불규칙한 것을 특징으로 하는 표시기판.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들 사이에는 보호층이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들 사이에는 평탄면이 형성된 것을 특 징으로 하는 표시기판.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 투과영역의 높이가 상기 반사영역의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 표시기판.
  12. i) 제 1 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 다수의 박막 트랜지스터들;
    상기 다수의 박막 트랜지스터들을 덮도록 상기 베이스 기판 상에 형성되고 반사영역 및 투과영역으로 구분되는 보호층;
    광 반사율을 증가시키기 위하여 상기 보호층 상의 반사영역에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 고분자 층을 포함하는 다수의 마이크로렌즈들;
    상기 복수의 마이크로렌즈들을 덮도록 상기 보호층 상에 형성된 투명 전극층; 및
    상기 반사영역에 대응되는 투명 전극층 상에 형성된 반사 전극층을 포함하는 제 1 표시기판;
    ii) 제 2 베이스 기판, 상기 제 2 베이스 기판 상에 형성된 컬러필터층 및 상기 컬러필터층 상에 형성된 공통 전극층을 포함하고 상기 제 1 표시기판과 마주보는 제 2 표시기판; 및
    iii) 상기 제 1 표시기판 및 제 2 표시기판 사이에 배치된 액정층을 포함하는 액정표시패널.
  13. 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상에 상기 보호층의 극성과 다른 극성을 갖는 제 1 고분자막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 고분자 막 상에 상기 보호층의 극성과 동일한 극성을 갖는 제 2 고분자막을 형성하는 단계;
    노광 및 현상 공정을 통하여 상기 제 1 및 제 2 고분자 막의 일부를 제거하여 보호층 상에 투과 영역을 형성하는 단계;
    상기 제 1 고분자막 및 제 2 고분자막을 가열하여 복수의 마이크로렌즈들을 포함하는 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층 상에 상기 마이크로렌즈 패턴을 덮도록 투명 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 마이크로렌즈 패턴에 대응하는 상기 투명 전극층 상에 반사 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 표시기판의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 패턴은 블록공중합체로 이루어진 1 고분자막 및 제 2 고분자막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 보호층은 극성을 갖고, 제 1 고분자막은 폴리스티 렌을 포함하고 상기 제 2 고분자막은 폴리비닐피리딘을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 블록공중합체는 반복단위로서 감광성 기능기 및 감광성 가교제를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 노광 및 현상 공정은 하나의 마스크를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
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